De Volta… à 'Estrada Perdida'… | Questões Cosmológicas
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"A inteligibilidade não se trata de uma característica dependente do ser humano, mas um exercício ontológico do mundo no qual, constantemente, matéria e significado são mutuamente articulados… Outrossim, tempo e espaço não existem como elementos independentes dos fenômenos; cada fenômeno contém seu próprio passado e futuro." (Karen Barad – 'Meeting the Universe Halfway')
Tanto na 'relatividade restrita', quanto na mecânica clássica as mudanças que um observador em A percebe para um objeto em B são simétricas em relação aos referenciais; isto é… inversamente as mesmas que um 'observador' em B, percebe para um 'objeto' em A.
Já o mesmo não ocorre na … "realidade quântica"… – onde o observador macro se perde, na tentativa de determinar as características (posição… e velocidade) de um "objeto micro", sem a respectiva 'contrapartida referencial'.
Localidade x Realidade
Essa é uma 'interpretação real'… e, praticamente consensual; mas, algumas décadas atrás… — houve um grande debate entre Einstein e Bohr… sobre o 'cerne da questão'.
Apoiado pela 'experiência EPR', e perante as incongruências quânticas (dos saltos e tunelamentos)… Einstein sustentava uma interconexão 'subjetiva' das partes — que justificasse a realidade objetiva do mundo; enquanto Bohr sustentava…por meio de uma abordagem estatística, que os termos teóricos de sua 'complementaridade' definiriam os limites desta realidade. (a "partida" ainda continua em andamento…)
O nada é o vácuo, e o vácuo está cheio de campos de partículas e antipartículas…que se anulam na totalidade – mas, demonstram sua 'potencialidade', percebida em situações extremas ("fenômenos críticos") longe do equilíbrio. Várias grandezas termodinâmicas (calor específico, compressibilidade e suscetibilidade magnética…por exemplo) exibem 'comportamento singular' nessas regiões críticas, próximas ao 'ponto de inflexão'… Tal "caráter universal"… se caracteriza por expoentes críticos em divergências assintóticas, onde, sem causas aparentes, pequenos efeitos podem ter consequências inimagináveis, e…eventos súbitos parecem 'surgir do nada'…
Flutuações no estado crítico não aparentam ser previsíveis. A rara frequência de eventos se pode estimar … mas não, sua intensidade, ou data de ocorrência.
Se… – por um lado… a "Radiação de Hawking" do 'buraco negro' consegue objetivar essa interação – se tornando um dos primeiros 'elos de ligação' entre a 'relatividade' e a 'mecânica quântica'… — por outro, se pode também considerar … uma 'densidade crítica' (massa/energia) para estes bizarros corpos celestes, que gerando a expansão do próprio 'espaçotempo'… fundamentariam a "inexorabilidade" dos 'big bangs' .
E… para complementar esse esboço geral, incluímos a ideia de Cantor dos 'números transfinitos', para matematicamente alcançar a realidade infinita em sua forma virtual de 'potência', caracterizando assim uma noção de 'energia potencial de vácuo quântico'… — David Bohm definiu 'potencial quântico' de uma função de onda como um "campo funcional" … que fornece informações sobre o resto do universo físico — onde todo ponto contribui com informações ao sistema; e sua influência depende apenas da forma dessa função de onda…e não de sua magnitude, ou separação no espaço.
Com o potencial quântico de Bohm acoplando uma relação dinâmica a um espaçotempo escalar, podemos ter a eventual produção de 'ciclos cósmicos' a partir de uma colapsante densidade crítica.
Obs – Ainda sobre 'ciclos cósmicos' … um bom palpite seria definir a aniquilação matéria/antimatéria como a causa motora dos Big-Bangs, numa potencialidade de alternância da polaridade virtual. Abre-se assim a possibilidade de se abordar os 2 aspectos cosmológicos (micro e macro) como complementares … — ao se colocar os efeitos quânticos e relativísticos … — dentro de um mesmo contexto epistemológico.
Em 2011, um trio de físicos publicou uma demonstração teórica…que chocou – não apenas seus colegas – como também… os 'filósofos da ciência'. Eles mostraram que a função de onda é uma entidade real – e não apenas uma "ferramenta estatística". Mas agora, uma equipe australiana – fez um experimento…que parece comprovar a "realidade objetiva" da função de onda, dando sustentação prática ao argumento teórico… — como assim explicou Martin Ringbauer…idealizador do experimento:
"Nossos resultados sugerem que, se existe uma realidade objetiva…a função de onda faz parte dessa realidade", o que traz inúmeras implicações, não só para a física quântica, mas também, à própria 'interpretação da realidade'.
Nos anos 1920, Niels Bohr…e a chamada "interpretação de Copenhague" da física quântica consideraram a função de onda como uma ferramenta computacional. Einstein concordou, com reservas, afirmando que a 'função de onda' também poderia ter algo a ver com uma realidade subjacente ainda desconhecida. Já Schrodinger (aquele do "gato vivo e morto ao mesmo tempo") chegou mesmo a considerar a função de onda como uma 'realidade física'.
Essa discussão científica… – sobre se existe uma descrição objetiva do mundo…ou se tal descrição depende do observador, já dura quase um século. O caso já citado, do "gato de Schrödinger"…vivo e morto ao mesmo tempo, até que alguém abra a caixa, olhe para ele, e decida seu destino, corresponde, por exemplo, a medir uma partícula quântica (o gato) para saber suas propriedades (vivo ou morto)…o que causa o colapso da função de onda; dando então 'realidade objetiva' à situação da partícula (ou…gato). – Assim, o gato pode já estar ou vivo ou morto, mas só ficamos sabendo sua situação, quando abrimos a caixa.
Os que sentem necessidade de uma descrição objetiva do mundo, independente do observador, consideram a "função de onda" uma mera ferramenta matemática que expressa nossa ignorância da realidade… – ao sabermos seu valor…apenas quando medimos o fenômeno… Einstein, que preferia essa dita… "interpretação sistêmica", uma vez perguntou…"Você realmente acredita que a lua só exista…ao a olharmos?"
Mas a lua talvez não seja um bom exemplo, porque, quando usaram fótons…estes sim, corpos sujeitos às leis da 'mecânica quântica' – os pesquisadores demonstraram que a função de onda é uma entidade real. Usando fótons em 4 estados quânticos diferentes, e submetendo-os a medições bastante precisas, eles descartaram a visão mais popular, de que a descrição do gato como morto/vivo se deve apenas… à falta de conhecimento sobre seu estado real… Sendo, na verdade, um "fato objetivo"… que será decidido pela medição, na ação do observador.
Novos tempos…Outras realidades "Há muito tempo se fala sobre coisas como "efeito borboleta", mas quase sempre em termos de efeitos mecânicos clássicos… Será que estamos diante de novas formas de inter-relacionamento?…Afinal, sistemas quânticos, como átomos e fótons… estão se relacionando, e interagindo uns com outros, instantaneamente". (Christoph Simon)
Ringbauer afirma que o resultado do experimento pode explicar o 'porquê' de não podermos descrever "estados quânticos"…com total certeza… uma "característica básica" da 'mecânica quântica'…descrita pelo Teorema da Incerteza – de…Werner Heisenberg.
Conforme as técnicas de medições forem se aprimorando ainda mais, duas interpretações possíveis… da função de onda vão se impor: ou a 'função de onda' é completamente real…ou nada é real; não podendo existir uma 'realidade objetiva'.
De acordo com o grupo, optar pela interpretação sistêmica levaria a coisas consideradas "estranhas"… – como múltiplos mundos influenciando-se mutuamente… – ou…o futuro influenciando o passado. – Mas… talvez não seja o caso de se assustar com essas opções, pois outros experimentos já questionaram o tradicional esquema de causa e efeito e não faltam propostas para descrever multiversos interagindo uns com os outros… — De fato, talvez seja cedo demais para qualquer uma das interpretações ser definitiva. (texto base)
Mudança de Foco na Quântica do Séc. XX "a função da física é produzir uma representação da realidade" (Mário Novello)
Unificar pode ser conveniente pela sua simplificação. Assim, quando se identifica um acontecimento…a ciência tenta descrevê-lo por meio de um 'sistema de coordenadas'. Todavia, a partir da 'Interpretação de Copenhague' na primeira metade do século XX, começou a aceitar-se uma organização do mundo em nível microscópico … focando a posição e velocidade. As propriedades dos corpos ficaram então para 2º plano, e uma 'realidade quântica' passou a ser descrita… – como medida resultante da observação; requerendo, para tanto, um "observador externo".
Nos anos 30, o 'princípio da incerteza' desmantelou esta concepção da realidade, mostrando que não se pode conhecer, simultaneamente, a posição, e a velocidade de uma partícula… De acordo com esta premissa, é impossível que ambas propriedades estejam definidas… Isto é, se um campo tem valor definido, o 'princípio da incerteza' nos diz que a taxa de mudança é aleatória. – Os campos sofrem 'flutuações de vácuo'.
O princípio central da relatividade geral de Einstein…de que espaço e tempo constituem uma forma quadridimensional de geometria curva, colide com o princípio central da mecânica quântica — o princípio da incerteza — que implica um ambiente turbulento às menores escalas.
Como a abordagem de um observador externo…de acordo com a Relatividade Geral de Einstein, é impossível – mas no contexto quântico do entrelaçamento (não-localidade), o observador deverá estar no exterior…torna-se impossível uma abordagem quântico-cosmológica. Entretanto, surgiram propostas alternativas. David Bohm, por exemplo, apresentou uma extensão das ideias de Louis de Broglie.
'Bohm-e-o-potencial-quantico-de-um-unico-universo'
A aplicação das ideias de Bohm mostrou-se importante para a união entre o universo gravitacional… e o 'mundo quântico'.
Esta interpretação admite as propriedades das partículas… como sendo alterações na estrutura da geometria do espaço (tempo); entendendo-se desse modo seus estranhos atributos quânticos.
Com base nessa perspectiva … — há pelo menos 2 razões (capitais) para reconciliar o severo antagonismo entre a relatividade geral, e a mecânica quântica:
1ª) Dividir o universo em dois reinos antagônicos, parece, tratar-se de um indício de que tem de haver uma verdade mais profunda e unificada – que ultrapasse o abismo entre a relatividade geral e a mecânica quântica.
2ª) Embora a maior parte das coisas sejam grandes e pesadas – ou… pequenas e leves… isto não é verdade para todas elas. Os buracos negros são um bom exemplo. O centro de um buraco negro é – simultaneamente – imensamente pesado, e incrivelmente pequeno.
'Mudança de Foco na Quântica do Séc. XX' (Dário Cardina – 13/07/2011) *********************************************************************
Mário Novello e o Surgimento da Massa Inercial (2 comentários)
A ideia de se gerar massa a partir de interações não-lineares de campos de massa nula (partículas que viajam à velocidade da luz) com outro campo de força — não é nova; o problema são os detalhes técnicos. A linha de ataque ao problema da geração de massa proposta por Mário Novello provém da linhagem relativista do 'princípio de Mach'.
Ernst Mach propôs… ainda no século IXX, que a 'massa inercial' dos objetos materiais seria devida à interação gravitacional com a massa de todo o Universo. Ele não formulou equações que dessem suporte às suas ideias… – as quais… herdou de George Berkeley… contemporâneo de Newton, entretanto, motivou Einstein a desenvolver sua 'relatividade geral', em pleno século XX.
Existe ainda alguma discussão…se a relatividade geral (RG) inclui o 'princípio de Mach', ou não – e há um livro excelente que aborda em mais detalhes … este e outros pontos… 'Essential Relativity…Special, General and Cosmological' de Wolfgang Rindler, ed. Van Nostrand Reinhold (1969).
O trabalho de Novello começa, assumindo a existência de uma constante cosmológica que interage (não-minimamente) com um campo escalar universal de força…Embora este último seja descrito como um campo local, a constante cosmológica é de origem global…e representa a ação do Universo como um todo – em cada ponto de Si-mesmo (princípio de Mach). Como resultado dessa interação, o campo escalar (de massa zero) ganha massa diretamente proporcional à constante cosmológica. E assim o campo escalar de Higgs adquire massa… — interagindo com o restante do Universo… — através dessa constante.
Uma linha de trabalho em andamento é a extensão desses resultados aos demais portadores das forças do modelo padrão ('bósons vetoriais').
Em seguida, Novello usa uma equação para férmions – partículas da matéria…elétrons, prótons, neutrons, etc. – inicialmente com 'massa nula'… e demonstra que estes também adquirem massa da interação com o campo gravitacional, e que essa massa é também diretamente proporcional à "constante cosmológica"…Assim, campos de forças de massa nula ao interagirem com a gravitação – tornam-se massivos, com sua massa dependendo do resto do Universo!…Ou seja, a 'inércia' das coisas é o resultado do 'Todo' agindo sobre os 'uns'!
Este resultado, acoplado a inúmeros experimentos… nos fundamentos da mecânica quântica… demonstra que 'ações globais' (colapso da função de onda… bem como 'emaranhamento') na natureza…abre a possibilidade de "concepções filosóficas" distantes do Zeitgeist cultural herdado das ideias de Newton e Leibnitz… baseadas em interações locais.
É claro que a conveniência de se lidar com uma 'matemática local', que expressa muito bem a lógica de Aristóteles na análise de eventos isoladas do resto do mundo, nunca será abandonada… – É urgente, entretanto, o desenvolvimento de novas ferramentas… (lógicas e semânticas)… para lidar com o global.
Dessa forma… O mundo não pode ser dividido em 'compartimentos isoladas'… e as lições dolorosas desta primeira tentativa de entender a realidade que nos cerca estão brotando na ecologia, clima, economia, etc… onde uma nova disciplina começa a 'ganhar asas'… a "biologia quântica"… – Fenômenos insuspeitados pipocam, no que se pensava como o mundo das identidades isoladas…seres vivos, mentes e ecossistemas… – A ruptura deste dogma (isolabilidade de sistemas) nos permitirá compreender o…"Universo ao redor"…
O modelo de Novello para o surgimento de massa funciona via interação com a constante cosmológica. É um efeito de renormalização, e assim, quântico. Porém o quântico está apenas na interação (campo escalar ou espinorial)… — e não… na 'constante cosmológica gravitacional'… A gravitação continua clássica, e assim o problema não requer gravitação quântica para a emergência de massa.
'Mecanismo de Higgs'
Assim sendo, é difícil ver o ganho conceitual deste modelo…sobre o 'mecanismo de Higgs' – que…em essência…usa ingredientes iguais: "energia de ponto zero"… e modo homogêneo de um campo escalar, ao invés de "campo gravitacional".
Incidentalmente, esta ideia de Mach de que "a inércia local se define pela distribuição de matéria pelo espaço" já está incorporada na 'Relatividade Geral' … Ressalto porém, que Mach estava longe de uma clara definição sobre a emergência da 'inércia' – muitas das ideias propostas por ele eram contraditórias, ou simplesmente erradas.
Independente da existência, ou não da partícula de Higgs, o fato é que sua existência indireta já é medida nas propriedades de, essencialmente, todas outras partículas do modelo padrão, em especial os 'bósons vetoriais massivos'… – Qualquer modelo proposto para substituir o 'modelo padrão' antes de ser levado a sério … tem que dar conta desses dados já existentes.
Por último, o fato de não haver uma partícula de Higgs associada a um campo de Higgs, também não implica que o último não exista… Há vários modelos – principalmente em 'matéria condensada' – em que as interações são tão fortes – que é impossível criar um pacote de onda coerente a partir das excitações do campo.
Se algo assim está acontecendo aqui, não se sabe…mas parece que a reserva de Novello ao mecanismo de Higgs é mais filosófica, do que baseada em argumentos físicos. (texto base) ************************************************************************************
A refundação da Física (Mario Novello) O papel da cosmologia hoje, como há 4 séculos atrás…é elaborar a refundação da física.
Nos séculos 16 e 17 … Copérnico, Kepler e Galileu realizaram uma mudança profunda na arte de representar racionalmente a Natureza — dando origem a novo modo de produzir conhecimento científico, e fundando a física moderna… Ao observamos o céu, para mais uma vez produzir uma história científica do Universo… estamos seguindo esses mesmos passos, e a mesma tarefa.
A observação do comportamento irregular de estrelas supernovas levou à hipótese de que o Universo estaria dotado de expansão acelerada…Segundo a teoria da relatividade geral isso implicaria a existência de uma 'fonte de expansão' com propriedades exóticas…o que exigiria a presença de uma incompreensível pressão – altamente negativa… Sendo essa a interpretação correta dos dados astronômicos… – ou teríamos de aceitar a existência, em regiões cósmicas, de novas formas de matéria com propriedades inusitadas…ou então…a simetria que levou cosmólogos a eleger o "modelo geométrico de Friedmann" deveria ser alterada – eliminando assim… a necessidade de postular a presença de formas materiais desconhecidas, com características esdrúxulas (tais como…"matéria…e energia escuras").
Desde 1979 conhecemos soluções exatas das equações da relatividade geral que descrevem a geometria do Universo sem singularidade – quer dizer, como um processo oscilante, que anteriormente à atual fase de expansão… passou por uma fase de 'contração gravitacional'. Até há pouco tempo, a opção entre uma teoria do universo singular (tipo Big Bang) ou, um universo eterno se sustentava apenas por argumentos formais. – No entanto, comparando observações envolvendo a formação de estruturas…como galáxias e aglomerados galáticos, cosmólogos estão a ponto de decidir, sobre a característica mais fundamental do Universo – correspondente ao seu tempo de existência… – para, finalmente…responder à questão…
O Universo teve começo há uns poucos bilhões de anos, ou ele é muito mais antigo… – possivelmente "eterno"?
Desde o início da 'ciência moderna' … o pensamento científico foi dominado por uma visão rígida, no pressuposto de que as 'leis físicas' … descobertas a partir de experiências realizadas em laboratórios terrestres (ou…em nossa vizinhança no Sistema Solar) eram 'verdades eternas', s/evolução, e válidas em todo Universo.
Embora num primeiro momento, essa extrapolação exagerada servisse como uma prática de trabalho adequada – nos últimos anos tem sido criticada, dando lugar a intenso trabalho relacionando os mecanismos de formação das leis físicas… – com a evolução do Universo.
No século passado, o físico inglês P. Dirac, e o brasileiro C. Lattes, entre outros, se perguntaram…talvez de modo ingênuo… se o valor numérico da "carga elétrica" poderia ser uma 'constante universal'… ou variaria com o espaço e o tempo.
Essa maneira de apresentar uma possível dependência da interação eletromagnética é certamente simplista…mas devemos reconhecer que esse foi um 1º passo… – capaz de permitir retirar do Olimpo as leis físicas terrestres… e flexibilizar a inexorabilidade de serem aplicadas de modo irrestrito em qualquer estágio de evolução do Universo. Um modo um pouco menos simplista ocorreu com a questão de serem universais…ou não, os "processos de desintegração da matéria"…Dito de outro modo, a força que controla o decaimento da matéria ("interação fraca")… que, segundo as observações realizadas em laboratórios terrestres — tem a característica de violar maximalmente a 'paridade', exibiria essa propriedade em qualquer circunstância em nosso Universo? — Seria isso verdade… – mesmo em situações em que o "campo gravitacional" (que – a princípio… não parece desempenhar papel relevante nesse "mecanismo de desintegração") revele curvaturas do espaço/tempo…'extraordinariamente grandes' – com várias ordens de grandeza superiores… àquelas onde esses processos de desintegração foram testados?
A grandiosidade da fase atual por que passa a ciência, graças ao olhar moderno para o céu, e em analogia profunda com o que aconteceu na astronomia há 400 anos, estão levando a Cosmologia a produzir uma verdadeira refundação da física. # 'texto base' # ('Roda Viva') *******************************(texto complementar)********************************
Dessa relação entre ambos prevalece um envolvimento recíproco. – Nossa presença na Terra é agressiva, movemos uma guerra total à Gaia, atacando-a em todas as frentes. A consequência direta é uma Terra doente. Ela o mostra pela febre (aquecimento global)…o diagnóstico de sua incapacidade…em continuar a nos oferecer, tudo o que dela precisamos.
A partir de 2 de setembro de 2017 ocorreu a "Sobrecarga da Terra", vale dizer, as reservas da Terra chegaram ao fundo do poço. Entramos no vermelho. Para termos o necessário e, pior… – para mantermos o desperdício de consumo dos países ricos…devemos arrancar à força os bens e serviços naturais para atender as demandas. Até quando a Terra aguenta? A consequência será menos água, menos nutrientes, menos safras, itens indispensáveis à vida. Pela agressão aos ecossistemas…e, consumismo desenfreado…pela falta de cuidado com a vida, e sua biodiversidade, adoecemos com ela.
Isaac Asimov, cientista famoso por seus livros de divulgação científica, escreveu um artigo a pedido da revista "New York Times" (a 9 de outubro de 1982), por ocasião da celebração dos 25 anos do lançamento do Sputinik, inaugurando a 'era espacial', sobre o legado deste quarto de século espacial.
Terra e Lua…NASA – ISS
O primeiro legado, disse ele… é a percepção de que, na perspectiva das naves espaciais — a Terra e a humanidade formam uma única, indivisível entidade … vale dizer, um único ser complexo…diverso, contraditório…dotado de grande dinamismo… pelo qual o célebre cientista James Lovelock…autor da Hipótese de Gaia considerou:
"aquela porção da Terra, que sente, pensa, ama… e cuida".
O segundo legado, consoante Asimov é a irrupção da 'consciência planetária'… Terra e Humanidade possuem um destino comum… — O que se passa num…se passa também no outro…Adoece a Terra, adoece juntamente o ser humano…e, vice-versa. — Estamos unidos pelo bem e pelo mal. E assim, também ocorre o inverso…sempre que cuidamos melhor de tudo… – recuperando a vitalidade dos ecossistemas … cultivando alimentos orgânicos… despoluindo o ar… preservando as águas e florestas — é sinal que estamos revitalizando a nossa "Casa Comum".
Segundo o nobre cientista Ilya Prigogine, prêmio Nobel em química (1977), a 'Terra viva' desenvolveu estruturas dissipativas, isto é, estruturas que dissipam a entropia (perda de energia). Elas metabolizam a desordem e caos (dejetos) do meio ambiente…de sorte que continuamente surgem novas ordens e estruturas complexas que… se auto-organizando, fogem da entropia, e produzem sintropia…acumulação de energia ("Order out of Chaos")
Assim, por exemplo…os fótons do sol são para ele, energia inútil…que escapa ao queimar hidrogênio, do qual vive. Porém… esses fótons, que são rejeito ('desordem')… – servem de alimento para a Terra, principalmente às plantas, durante a fotossíntese. Por ela, sob a luz solar… as plantas decompõem o dióxido de carbono…(seu alimento)… e liberam o oxigênio…tão necessário à vida humana e animal. O que é desordem para um…serve de ordem para outro… É através de um equilíbrio precário entre ordem e desordem… que a vida se mantém… — A desordem…obriga a criar novas formas de ordem, mais complexas… – e… com menor dissipação de energia… – A partir dessa "lógica"… – o universo se encaminha, para formas de vida cada vez mais complexas, e assim…a uma "redução da entropia".
Assim, se originam formas de relação e vida nas quais predomina a sintropia (economia de energia)…sobre a entropia (desgaste de energia)…Amor, solidariedade…pensamento, comunicação…são energias fortíssimas… – com escasso nível de entropia, e alta sintropia. Nessa perspectiva, temos pela frente…não uma "morte térmica", mas a 'transfiguração' do "processo cosmogênico" se revelando, em ordens super-organizadas, criativas, e vitais.
Quanto mais nossas relações para com a natureza forem amigáveis e cooperativas, mais a Terra se vitaliza… – E, uma Terra saudável… nos faz saudáveis também… (Leonardo Boff)